JP2725511B2 - 記号読取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はバーコード等の記号を読
み取る記号読取装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】一般に、
この種の記号読取装置には、記号が表示された読取り面
を照明する光源、イメージセンサ、読取り面からの反射
光をイメージセンサに結像させる結像光学系、及びイメ
ージセンサからの信号を電気的に処理し記号を読み取る
電気部品を含んだ回路基板等が含まれている。

【０００３】前記の結像光学系は、２〜３枚のレンズと
絞りにより構成されている。絞りの開口を通るビーム
は、読取り面付近では十分小さな点状になっている。こ
のビームの作る錐状の空間が、結像光学系の光学的占有
空間となる。従来、図６に示すように、光源９０、イメ
ージセンサ９１、結像光学系９２等を、フレーム９３に
取り付けて一体化した状態で、装置本体としての筐体
（図示せず）内に組み込む記号読取装置があった。この
記号読取装置においては、組立性がよいという利点はあ
るものの、フレームが筐体内に組み込まれるため、装置
が大型化するという難点があった。また、前記フレーム
が必要であるため製造コストが高くなるという難点もあ
った。さらに、この記号読取装置においては、通常、回
路基板９４は、前記フレーム９３とは分離した状態で筐
体内の所定位置に取り付けられるが、装置の小型化を図
るために、その配置位置に苦慮していた。

【０００４】そこで、結像光学系やイメージセンサを回
路基板に一体化して取付け、この回路基板を直接筐体に
取り付けるタイプの記号読取装置が考えられる。ところ
が、結像光学系を回路基板に一体化して取付けた場合、
光学的占有空間に対して、回路基板上に取り付けた電気
部品が干渉しないように、光学的占有空間から電気部品
まで、かなりの距離を確保していた。このため、記号読
取装置の厚み方向が増大し、装置が大型化するという問
題があった。

【０００５】また、光源については、光源から発射され
る光が回路基板と平行になるか又は若干の角度をなすよ
うに取り付けられている。このため、光源の発射光が回
路基板上に実装された電気部品に当たってしゃ断されな
いように、光源を回路基板とは別の場所に取り付けるか
（特開昭６４−１２３８４号、特開平１−１９６６８０
号公報参照）、回路基板の端部又は延長部に取り付ける
かしている（特開昭６３−１７４１８９号、実開昭６３
−１７１８５７号公報参照）。

【０００６】光源を回路基板と別の場所に取り付けた場
合には、部品点数や組立て工数が多くなる。光源を回路
基板の端部又は延長部に取り付けた場合には、回路基板
の形状が複雑かつ大きくなるので組立てが難しい。ま
た、イメージセンサについては、一般的に、イメージセ
ンサの受光面とリード端子とは正対する面に設けられて
いるため、回路基板とき切り離して設けるか、回路基板
に横向きに立設しなければならず、組立ての手間がかか
っていた（特開昭６３−１７４１８９号公報参照）。

【０００７】そこで、本発明の目的は、装置内の不要な
空間を排除して薄型化を実現できる記号読取装置を提供
することである。また、本発明の他の目的は、光源を回
路基板に取り付け、かつ小型で製造コストを安価にでき
組立性のよい記号読取装置を提供することである。ま
た、本発明の他の目的は、イメージセンサを回路基板に
取り付け、かつ小型で製造コストを安価にでき組立性の
よい記号読取装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】(1) 前記の目的
を達成するため、請求項１記載の発明に係る記号読取装
置は、回路基板は、結像光学系の光軸と平行な方向に沿
って配置されており、読取り面上の点像から広がって結
像光学系の絞りの開口面に到る光学的占有空間と回路基
板との間に高さの異なるものを含む電気部品が配置さ
れ、電気部品の高さは、電気部品の頭部が前記光学的占
有空間に入らないように制限され、しかも回路基板から
の高さの高いものほど読取り面側に近接して配置されて
いるものである。

【０００９】この発明の構成によれば、回路基板を結像
光学系の光軸と平行な方向に沿って配置し、回路基板に
含まれる電気部品を光学的占有空間と回路基板との間に
配置したので、空間の利用効率を向上させることがで
き、回路基板に含まれる電気部品のうち回路基板からの
高さの高いものほど、読取り面側に近接して配置したの
で、結像光学系の光軸と回路基板との間の距離を詰める
ことができる。

【００１０】(2) 請求項２記載の発明に係る記号読取装
置は、回路基板に、読取り面からの反射光の光路を曲げ
る第１の屈折手段が取り付けられ、この第１の屈折手段
は、反射部と、反射部を回路基板に取り付ける取付部と
により構成され、反射部と取付部の両者が樹脂で一体成
形されているものである。

【００１１】第１の屈折手段を一体成形された樹脂によ
り構成し、回路基板に取り付けているので、部品点数を
削減でき製造コストを一層安くすることができる。（３） 請求項３記載の発明に係る記号読取装置は、回路
基板に対して垂直方向に光が発射されるよう光源が回路
基板に直接取付けられ、光源からの照射光を読取り面に
照射させるよう光路を曲げる第２の屈折手段が回路基板
に取り付けられているものである。

【００１２】光源を回路基板に垂直な方向に向けて実装
することによって、コンパクトに実装できる。しかし、
そのままでは光が読取り面に向かないため、第２の屈折
手段によって屈折させることによって、光源からの光を
読取り面に向けている。したがって、装置全体の小型化
を図ることができる。 (4) 請求項４記載の発明に係る記号読取装置は、前記第
１の屈折手段及び第２の屈折手段が、反射部と、反射部
を回路基板に取り付ける取付部とにより構成され、反射
部と取付部の両者が樹脂で一体成形されているものであ
る。

【００１３】両方の屈折手段を一体に成形するのでそれ
それを装置本体内に取り付ける場合と比較して、部品点
数を削減でき製造コストを一層安くすることができる。（５） 請求項５記載の発明に係る記号読取装置は、回路
基板に対して受光面が垂直方向を向くようにイメージセ
ンサが回路基板に直接取付けられ、読取り面からの反射
光をイメージセンサの受光面に屈折させるプラスチック
の直角プリズムが設けられているものである。

【００１４】イメージセンサを回路基板に垂直な方向に
向けて実装することによって、確実な接続ができ、回路
基板も小型化できる。しかし、そのままでは光が受光面
に向かないため、プラスチックの直角プリズムによって
屈折させることによって、結像光学系からの光を受光面
に向けている。したがって、実装の確実化と装置全体の
小型化を図ることができる。

【００１５】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図１は、本発明の一実施例としてのバーコード
リーダの概略構成を示している。このバーコードリーダ
は、読取り面１に表示されたバーコード２を照明する光
源３と、バーコード２を読み取るイメージセンサ４と、
読取り面１からの反射光をイメージセンサ４に結像させ
る結像光学系５と、イメージセンサ４からの信号を電気
的に処理する複数の高さの異なる電気部品６１〜６３を
含み、結像光学系５の光軸Ａと平行な方向に沿って配置
された回路基板６とを備えている。

【００１６】イメージセンサ４は、多数の光電変換画素
を線状に配置した自己走査型の１次元センサ、または縦
横に配置した自己走査型の２次元センサからなる。結像
光学系５は、レンズ群（以下単に「レンズ」という）５
１及び絞り５２ａを構成する絞り板５２により構成され
ている。例えば、レンズ５１のレンズ径を１０mm程度と
した場合、絞り径は、３mm程度に設定される。この結像
光学系５の光学的占有空間Ｓは、横から見た場合、絞り
５２ａから読取り面１側に向かって狭くなっており、読
取り面１上では点状になっている。

【００１７】前記回路基板６には、イメージセンサ４か
らの信号を二値化してバーコード２の記号に対応する信
号を得、この信号に基づきバーコード２の内容を識別す
る処理回路が構成されており、回路基板６上には、前記
の処理をするための複数の高さの異なる電気部品６１〜
６３が取り付けられている。電気部品６１，６２，６３
は、この順で高さが高くなっているとともに、高さの高
いものほど読取り面１側に近接して配置されている。

【００１８】光源３は、中心波長６６０ｎｍのＬＥＤを
用いている。しかしこれに限らず、任意の波長のＬＥＤ
や半導体レーザ、ハロゲンランプなどの電球、及びこれ
らの組合せを用いることができる。ＬＥＤそのものはケ
ースがレンズの役割を果たしており、光の広がりを若干
抑えている。光源３、結像光学系５及びイメージセンサ
４は何れも回路基板６に取り付けられ、一体的なユニッ
トとして構成されている。

【００１９】この実施例によれば、回路基板６を結像光
学系５の光軸Ａと平行な方向に沿って配置し、回路基板
６に含まれる電気部品６１〜６３のうち回路基板６から
の高さの高いものほど、読取り面１側に近接して配置し
たので、結像光学系５の光軸Ａと回路基板６との間の距
離を詰めることができ、記号読取装置を小型することが
できる。

【００２０】しかも、光源３、結像光学系５及びイメー
ジセンサ４を、回路基板６に取り付けて一体的なユニッ
トしたので、このユニットを一体的に装置本体内に組み
込むことができ、組立性を向上することができる。ま
た、従来のフレームを不要にすることができ、装置の小
型化が図れるとともに製造コストを安くすることができ
る。さらに、光源３やイメージセンサ４から回路基板６
への電気配線を、短くて効率的なものとすることができ
る。

【００２１】図２及び図３は、他の実施例を示してい
る。この実施例が図１の実施例と異なるのは、読取り面
１からの反射光の光路を曲げる屈折手段７（第１の屈折
手段として機能する）を回路基板６に取り付けており、
この屈折手段７を、反射部７１及びこれを回路基板６に
取り付ける一対の取付部７２からなる一体成形された樹
脂により構成した点である。この屈折手段７を構成する
樹脂としては、例えば、アクリルやポリカーボネート等
の透明樹脂を用いられる。反射部７１は、全反射を利用
して読取り面１からの反射光を反射するもので、そのま
までもよく、反射部７１に蒸着により光反射面を設けて
もよい。蒸着材料を選ぶことによって光学特性を変化さ
せることができ、本実施例では金属を蒸着することによ
って６６０ｎｍ付近の光のみを反射させるバンドパスフ
ィルタを構成している。これによって、外乱光の影響を
受けにくくすることができる。なお、反射部７１に誘電
体多層膜を積層することによって所望のフィルタ特性を
有する光反射面を設けることもできる。

【００２２】この実施例においては、図１の実施例と同
様の作用効果を奏することに加えて、従来のガラス製の
反射鏡を別の取付手段によって装置本体内に取り付ける
場合と比較して、部品点数を削減でき製造コストを一層
安くすることができるという作用効果を奏する。図４及
び図５は、他の実施例を示している。図４のバーコード
リーダは、結像光学系１５の光軸Ａと平行な方向に沿っ
て配置された回路基板１６を備え、この回路基板１６
に、読取り面１に表示されたバーコードを照明する光源
１３と、読取り面１からの反射光を屈折させるととも
に、光源１３からの照射光を読取り面１に照射させるよ
う屈折させる樹脂製の屈折手段１２と、屈折された光を
集光する結像光学系１５と、結像光学系１５の出力光を
さらに屈折させる屈折手段１８と、バーコード２を読み
取るイメージセンサ１４と、イメージセンサ１４からの
信号を電気的に処理する複数の高さの異なる電気部品１
７ａ〜１７ｃを搭載している。

【００２３】前記光源１３は、回路基板１６に対して垂
直上方を向くよう取り付けられており、光源を回路基板
に直接実装することによって、取付け用リード線を曲げ
て配線したり、いったん別回路基板に実装してから光源
と回路基板をハーネスで接続したりする必要がなくな
る。屈折手段１２は光源１３の照射方向を曲げて細長く
絞り読取り面１に当てる第２の屈折手段としての役目を
果たすとともに、読取り面１からの反射光の向きを変え
る第１の屈折手段としての役目を果たしている。したが
って、屈折手段１２は光源１３からの光を屈折させる部
分はシリンドリカルな凹面鏡となっており、読取り面１
からの反射光を屈折させる部分は平面鏡となっている。
凹面鏡、平面鏡とも、樹脂の表面に反射性の材料を蒸着
させることによって製作することができる。

【００２４】結像光学系１５は、レンズ１５ａと絞り１
５ｂとからなり、本実施例ではレンズ１５ａの回路基板
と垂直な方向における高さが約１２ｍｍ、絞り１５ｂの
回路基板と垂直な方向における開口の大きさが３ｍｍで
ある。図５は、回路基板１６の上平面図であり、回路基
板１６に実装されている電気部品１７ａ〜１７ｃのう
ち、電気部品１７ａ，１７ｂは、読取り面１から結像光
学系１５に到る光路の直下にあり、電気部品１７ｃは、
光路の直下から離れたところにある。したがって、読取
り面１から離れた電気部品１７ｂについては、その高さ
ｂは、回路基板の上面と光軸との距離Ｈから、絞りの開
口（結像光学系１５の入射瞳にほぼ等しい）の大きさｒ
の半分ｒ／２を差し引いた値Ｈ−ｒ／２で制約される。
例えば、回路基板の上面と光軸との距離Ｈが３．５ｍｍ
とすると、絞りの開口の大きさの半分ｒ／２は１．５ｍ
ｍなので、電気部品１７ｂの高さｂは２ｍｍのものまで
採用できる。このため、電気部品１７ｂが光路をさえぎ
ることはない。なお、図１の実施例と同様、高さの高い
ものほど読取り面１側に近接して配置されている。すな
わち、電気部品１７ａの高さａは２．５ｍｍ程度あって
も実装できる。

【００２５】電気部品１７ｃは、光路の直下から離れた
ところにあるため、その高さｃは、光路によって制限を
受けることはない。イメージセンサ１４は、回路基板に
対して、受光面が上を向くように装着されている。取付
け用リード線を直接回路基板に嵌め込んで実装できるの
で取付けが容易になり、かつ確実に実装することができ
る。

【００２６】屈折手段１８は、プラスチック製の直角プ
リズムであり、結像光学系１５の出力光を屈折させるこ
とによって、イメージセンサ１４の受光面に向けるもの
である。予めイメージセンサ１４と一体に形成されたも
のを用いると組立の手間が省ける。なお、本発明は、前
記各実施例に限定されるものではなく、例えば、図１の
実施例において、光源３、結像光学系５及びイメージセ
ンサ４のうちから選択される１つ及び２つの部品を回路
基板６に取り付けて一体化させるようにすることもでき
る。

【００２７】その他、本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように請求項１の記号読取装置に
よれば、回路基板を結像光学系の光軸と平行な方向に沿
って配置し、回路基板に含まれる電気部品を光学的占有
空間と回路基板との間に配置したので、空間の利用効率
を向上させることができ、薄型化を実現でき、さらに回
路基板に含まれる電気部品のうち回路基板からの高さの
高いものほど、読取り面側に近接して配置したので、結
像光学系の光軸と回路基板との間の距離を詰めることが
でき、不要な空間を排除して装置を薄型化することがで
きる。

【００２９】請求項２の記号読取装置によれば、樹脂に
より一体成形された第１の屈折手段を回路基板に取り付
けているので、従来のガラス製の反射鏡を別の取付手段
によって装置本体内に取り付ける場合と比較して、部品
点数を削減でき製造コストを一層安くすることができ
る。

【００３０】請求項３の記号読取装置によれば、光源を
回路基板に垂直な方向に向けて実装することができるの
で、実装が容易、確実になり、装置全体の小型化も図る
ことができる。請求項４の記号読取装置によれば、前記
第１の屈折手段及び第２の屈折手段を一体に成形するの
でそれそれを装置本体内に取り付ける場合と比較して、
部品点数を削減でき、一層の小型化を図ることができ
る。

【００３１】請求項５の記号読取装置によれば、イメー
ジセンサを回路基板に垂直な方向に向けて回路基板に直
接実装することによって、実装の容易・確実化と装置全
体の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の記号読取装置としてのバー
コードリーダの要部の概略図である。

【図２】他の実施例としての、第１の屈折手段を含むバ
ーコードリーダを示す概略図である。

【図３】第１の屈折手段を示す斜視図である。

【図４】他の実施例としての、第１、第２の屈折手段を
含むバーコードリーダを示す概略図である。

【図５】その回路基板の平面図である。

【図６】従来の記号読取装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

３，１３ 光源 ４，１４ イメージセンサ ５，１５ 結像光学系 ６，１６ 回路基板 ７ 屈折手段 １２ 屈折手段 １７ａ〜１７ｃ 回路基板 １８ 屈折手段 ６１〜６３ 電気部品 ７１ 反射部 ７２ 取付部 Ａ 光軸 Ｓ 光学的占有空間

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】読取り面に表示された記号を照明する光源
   と、読取り面からの反射光をイメージセンサに結像させ
   る結像光学系と、イメージセンサからの信号を電気的に
   処理する複数の高さの異なるものを含む電気部品を実装
   した回路基板とを備えた記号読取装置において、 前記回路基板は、結像光学系の光軸と平行な方向に沿っ
   て配置されており、読取り面上の点像から広がって結像
   光学系の絞りの開口面に到る光学的占有空間と回路基板
   との間に電気部品が配置され、電気部品の高さは、電気
   部品の頭部が前記光学的占有空間に入らないように制限
   され、回路基板からの高さの高いものほど読取り面側に
   近接して配置されていることを特徴とする記号読取装
   置。
2. 【請求項２】読取り面に表示された記号を照明する光源
   と、読取り面からの反射光をイメージセンサに結像させ
   る結像光学系と、イメージセンサからの信号を電気的に
   処理する複数の電気部品を実装した回路基板とを備えた
   記号読取装置において、 前記回路基板に、読取り面からの反射光の光路を曲げる
   第１の屈折手段が取り付けられ、この第１の屈折手段
   は、反射部と、反射部を回路基板に取り付ける取付部と
   により構成され、反射部と取付部の両者が樹脂で一体成
   形されていることを特徴とする記号読取装置。
3. 【請求項３】読取り面に表示された記号を照明する光源
   と、読取り面からの反射光をイメージセンサに結像させ
   る結像光学系と、イメージセンサからの信号を電気的に
   処理する複数の電気部品を実装した回路基板とを備えた
   記号読取装置において、 回路基板に対して垂直方向に光が発射されるよう光源が
   回路基板に直接取付けられ、光源からの照射光を読取り
   面に照射させるよう光路を曲げる第２の屈折手段が回路
   基板に取り付けられていることを特徴とする記号読取装
   置。
4. 【請求項４】請求項３記載の記号読取装置において、 回路基板に、読取り面からの反射光の光路を曲げる第１
   の屈折手段が取り付けられ、この第１の屈折手段及び第
   ２の屈折手段は、反射部と、反射部を回路基板に取り付
   ける取付部とにより構成され、反射部と取付部の両者が
   樹脂で一体成形されていることを特徴とする記号読取装
   置。
5. 【請求項５】読取り面に表示された記号を照明する光源
   と、読取り面からの反射光をイメージセンサに結像させ
   る結像光学系と、イメージセンサからの信号を電気的に
   処理する複数の電気部品を実装した回路基板とを備えた
   記号読取装置において、 回路基板に対して受光面が垂直方向を向くようにイメー
   ジセンサが回路基板に直接取付けられ、 読取り面からの反射光をイメージセンサの受光面に屈折
   させるプラスチックの直角プリズムが設けられているこ
   とを特徴とする記号読取装置。